2023-2024学年山西省太原市高二（上）期末物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2023-2024学年山西省太原市高二（上）期末物理试卷一、单选题：本大题共10小题，共30分。1.关于电源电动势，下列说法正确的是(

)A.电源电动势是反映电源把电能转化为其他形式能量本领大小的物理量

B.电动势E=Wq与电压U=Wq中的W都是指电场力做的功2.下列说法正确的是(

)A.丹麦物理学家法拉第通过实验发现了电流的磁效应

B.两条通电导线平行且电流方向相同时会相互排斥

C.电流周围的磁场方向是用右手螺旋定则来判断的

D.安培认为磁体的磁场是由静止的电荷产生的3.关于电流做功，下列说法正确的是(

)A.电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功

B.R是电动机的内阻，通过电动机的电流与其两端的电压满足U=IR

C.焦耳定律Q=I4.关于磁感线，下列说法正确的是(

)A.磁感线是不闭合的有向曲线，从N极出发到S极终止

B.磁感线是为了研究磁场根据实验事实而假想出来的

C.磁感线是带电粒子在磁场中运动的轨迹

D.没有磁感线的地方就没有磁场存在5.下列说法正确的是(

)A.安培力的方向一定与磁场的方向垂直

B.通电导线在磁场中一定受到安培力的作用

C.判定通电导线在磁场中受力的方向用右手定则

D.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，安培力也不做功6.如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，关于穿过两环的磁通量Φa和Φb，下列说法正确的是(

)A.a、b环内磁通量由下向上，Φa>Φb

B.a、b环内磁通量由上向下，Φa<Φb

C.a、b环内磁通量由下向上，

7.R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的电阻，R2的尺寸小于R1的尺寸。现给R1、R2加以相同的电压A.R1、R2的电阻R1>R2

B.通过R1、R2的电流I1>I2

C.R8.长直导线周围产生的磁感应强度大小B=kIr(k为常数，I为导线中电流的大小，r为到导线的距离)。如图所示，在等边三角形PMN的三个顶点处，各有一根长直导线垂直于纸面固定放置。三根导线均通有电流I，且电流方向垂直纸面向外，已知三根导线在三角形中心O处产生的磁感应强度大小均为B0，若将PA.5B0 B.B0 C.9.某带电粒子垂直射入匀强磁场，粒子使沿途的空气电离，动能逐渐减小，一段径迹如图所示。若粒子带电量不变，重力不计，下列说法正确的是(

)A.粒子从a到b运动，带正电

B.粒子从b到a运动，带正电

C.粒子从a到b运动，带负电

D.粒子从b到a运动，带负电10.如图所示，电源电动势不变，金属杆ab处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与水平导轨平面成θ角，ab始终保持静止。下列选项正确的是(

)A.θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小

B.θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变小再变大

C.θ角由0°增加到180°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小

D.二、多选题：本大题共5小题，共15分。11.电源的电动势为5V、内阻为0.5Ω，“1V 1W”的灯泡与一个线圈电阻为A.电路中的电流为1A

B.电动机两端的电压为0.5V

C.电源的输出功率为4W

12.电源电动势为3V、内阻为1Ω，定值电阻R=9Ω，滑动变阻器电阻最大阻值为20A.滑动变阻器的最大功率为0.225W

B.定值电阻的最大功率为0.72W

C.滑动变阻器的滑片从左向右移动，R上消耗的功率一直减小

D.13.如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量大小都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点垂直于PQ射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQA.射入磁场时粒子a的速率最大

B.粒子c在磁场中运动的周期最小

C.粒子b在磁场中运动的时间最小

D.若磁感应强度方向改成垂直于纸面向外，a、b、c粒子在磁场中运动的周期均不变

14.如图所示，大量重力不计的不同带电粒子，以不同速度从小孔O射入速度选择器，通过速度选择器的粒子，再垂直射入右侧匀强磁场B2，做匀速圆周运动并打在底片上，下列选项正确的是(

)A.打在底片上不同位置的粒子进入右侧磁场速度不同

B.打在底片上不同位置的粒子在右侧磁场中运动时间不同

C.如果速度选择器平行板电荷量不变，板间距增大，能沿直线通过选择器的粒子速度不变

D.如果增大速度选择器中磁场的磁感应强度B1，比荷相同的粒子在右侧磁场中运动的半径变小15.图甲是回旋加速器的示意图，图乙为其加速电压U的变化情况，质量为m、电荷量为q的粒子每次加速后的动能Ek随时间t变化的规律如图丙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，不计粒子重力，磁场的磁感应强度为B，下列选项正确的是(

)

A.粒子在电场区域速度增大，在磁场区域速度也增大

B.图丙中，tn−tn−1=πmq三、实验题：本大题共2小题，共14分。16.实验小组测量某品牌手机电池的电动势和内阻，实验室可供使用的器材如下：

A.待测电池(电动势约为4V，内阻约为9Ω)

B.电压表V(量程0～3V，内阻约3000Ω)

C.电流表A(量程0～50mA，内阻为18Ω)

D.定值电阻R1(阻值20Ω)

E.定值电阻R2(阻值2Ω)

F.滑动变阻器R′(最大阻值10Ω)

G.开关、导线若干

(1)为了获取多组数据并保证实验测量的精度，该小组先改装了电流表A，图中的定值电阻R应选______(填“R117.实验室提供了量程为0～5mA，内阻为140Ω的电流表G，要求小明根据如下电路图，把它改装成简易的多用电表，该多用电表有5个挡位，分别为直流电压1V、5V挡，直流电流10mA、100mA挡，欧姆表×10Ω挡。

(1)图甲中B接______(填“红”或“黑”)表笔；

(2)当选择开关连接触点______(选填“1、2、3、4、5”)时，对应直流电流100mA挡；

(3)根据题设条件可得R4=______Ω(结果保留两位有效数字)；四、简答题：本大题共4小题，共41分。18.如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，O为圆心，P为圆形边界上的一点。质量为m、电荷量为+q的粒子以速率v在纸面内沿PO方向射入磁场，粒子又从Q点射出磁场，PQ之间的弧长是圆周长的16，不计粒子重力。求：

(1)圆形区域内磁场的方向；

(

19.如图所示，竖直平面直角坐标系xOy第一象限内，存在水平向右的电场、垂直纸面向里的磁场。质量m=1kg、电荷量q=+0.1C的小球由O到A恰好做直线运动，当小球运动到A(0.1m,0.1m)点时，电场方向瞬间变为竖直向上，小球继续运动一段时间后，垂直于y轴射出第一象限。不计一切阻力，重力加速度

20.如图所示，匀强电场水平向右，将一带正电的小球从A点竖直上抛，小球经M点后运动至B点。M为轨迹最高点，A、B两点在同一水平线上。小球抛出时动能为2024J，在M点动能也为2024J，不计空气阻力。求：

(1)小球水平位移x1与x2的比值；

(2)小球从21.水平分界线MN上方有竖直向下的匀强电场，电场强度为E。MN下方存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度均为B，PQ分界线与MN平行。质量为m的带电粒子在O处由静止释放，下落一定高度h后穿过MN，进入宽度为d、垂直纸面向外的匀强磁场中做匀速圆周运动。粒子穿过PQ后进入垂直纸面向内的匀强磁场，经过一段时间后返回出发点O。不计粒子重力，求：

(1)粒子的带电量；

(2答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、电源电动势是反映电源把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量，故A错误；

B、电动势E=Wq中的W是非静电力做的功，在电压U=Wq中的W是指电场力做的功，故B错误；

C、由闭合电路欧姆定律U=E−Ir可知，外电路断路时，闭合电路中电流是零，则路端电压的大小等于电源电动势的大小，故C正确；

D、由E=W2.【答案】C

【解析】解：A、丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，故A错误；

B、两条通电导线平行且电流方向相同时会相互吸引，故B错误；

C、电流周围的磁场方向是用安培定则也叫右手螺旋定则来判断的，故C正确；

D、安培认为磁体的磁场是由运动的电荷产生的，故D错误。

故选：C。

本题根据奥斯特、安培的物理学成就以及通电导线间的作用力特点分析。

本题主要考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，重视积累。3.【答案】A

【解析】解：A.电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功，故A正确；

B.电动机是非纯电阻电路，因此通过电动机的电流与其两端的电压不满足

U=IR，故B错误；

C.焦耳通过实验，应用控制变量法得到焦耳定律，故C错误；

D.公式W=UIt适用于任何电路中电功的计算，故D错误。

故选：4.【答案】B

【解析】解：A.在磁铁外部，磁感线由N极指向S极，在磁铁内部，磁感线由S极指向N极，磁感线是闭合的曲线，故A错误；

B.磁感线是为了更直观形象研究磁场的性质而假想的有方向的曲线，不是客观存在的，故B正确；

C.磁感线表示磁场的强弱和方向，是假想的曲线，若磁感线是带电粒子在磁场中运动的轨迹，则带电粒子在磁场中不会受到洛伦兹力，因此磁感线不是带电粒子在磁场中运动的轨迹，故C错误；

D.磁感线是为了形象描述磁场性质而假想的曲线，在磁场中没有磁感线的地方仍有磁场存在，故D错误。

故选：B。

磁感线是闭合曲线；磁感线是假想的曲线；磁感线不是磁场的运动轨迹；没有磁感线的地方仍然有磁场。

要知道磁感线是假想的曲线，在客观上是不存在的，磁感线是闭合曲线，在磁体的外部，是从N极指向S极，而在磁体的内部是从S极指向N5.【答案】A

【解析】解：AC.根据左手定则，安培力的方向既垂直于磁场方向又垂直与电流方向，即安培力的方向垂直与由磁场和电流决定的平面，故A正确，C错误；

B.当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故B错误；

D.洛伦兹力与速度方向垂直，所以洛伦兹力一定不做功，但是安培力可以做正功、做负功也可以不做功，故D错误。

故选：A。

AC：根据左手定则判断；

B：通电导线在磁场中受力与否与通电导线与磁场方向有关；

D：根据洛伦兹力和安培力的特点判断。

6.【答案】A

【解析】解：根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，由Φ=BS则a环磁通量较大，且两环的磁通量方向均由下向上，且Φa>Φb，故A正确，BCD错误。

故选：A。

7.【答案】C

【解析】解：A、设材料的长度为L，厚度为h，根据电阻定律可得R=ρLLh=ρh，所以电阻的大小与正方向的变长无关，即R1=R2，故A错误；

B、根据欧姆定律I=UR可知，通过两电阻的电流相等，即I1=I2，故B错误；

C、根据功率公式P=U2R可知，两电阻消耗的电功率相等，即P1=P8.【答案】D

【解析】解：设OM=OP=ON=r，已知三根导线在三角形中心O处产生的磁感应强度大小均为B0，

长直导线周围产生的磁感应强度大小B=kIr(k为常数，I为导线中电流的大小，r为到导线的距离)，则

B0=kIr

根据磁感应强度的叠加，可知M处导线与N处导线在三角形中心O处合磁感应强度为

B1=2B0cos60°=B0

方向垂直PO向左，P9.【答案】D

【解析】解：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小，速度逐渐减小，根据洛伦兹力提供向心力

qvB=mv2R

可得，粒子在磁场中运动的半径公式

R=mvqB

所以粒子的半径逐渐的减小，粒子的运动方向是从b到a，再根据左手定则可知，粒子带负电。

故10.【答案】C

【解析】解：ABC、导体棒始终静止，对导体棒进行受力分析，在竖直方向上有：

mg=FN+BILcosθ

水平方向上：

BILsinθ=f

当θ从0增加到90°过程中，摩擦力增大；当θ从11.【答案】AD【解析】解：A、因为灯泡正常发光，则电路中的电流为：

I=PU=11A=1A，故A正确；

B、电源的内电压为：

U内=Ir=0.5×1V=0.5V

则电动机两端的电压为：

U1=E−U−U内=12.【答案】AD【解析】解：A、将电阻R看作电源内阻，电源等效内阻为r′=10Ω，当滑动变阻器的电阻等于等效内阻时，滑动变阻器的功率最大，且

Pmax=E24r′=324×10W=0.225W，故A正确；

BC、根据功率的计算公式：

PR=I2R

当电路中的电流最大，即滑动变阻器的电阻最小，此时滑动变阻器的滑片在最右端时，电阻R13.【答案】CD【解析】解：A、粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：v=qBrm，由于质量和电荷量大小都相等，则射入磁场时粒子b的半径最大，则速率最大，故A错误；

BC、粒子在磁场中做圆周运动的周期为：T=2πmqB，粒子周期相同，粒子在磁场中的运动时间：t=θ2πT，由于m、q、B都相同，粒子c转过的圆心角θ最大，则射入磁场时c的运动时间最大，粒子b转过的圆心角θ最小，则射入磁场时b的运动时间最小，故B14.【答案】BC【解析】解：A、只有在速度选择器沿水平直线运动才能进入右侧磁场，所以有：qvB=qE，解得：v=EB，所以打在底片上不同位置的粒子进入右侧磁场速度相同，故A错误；

B、打在底片上不同位置的粒子在右侧磁场中运动时间均为半个周期，而周期为T=2πmqB，因为粒子的比荷不同，所以周期不同，所以打在底片上不同位置的粒子在右侧磁场中运动时间也不同，故B正确；

C、如果速度选择器平行板电荷量不变，板间距增大，而板之间的电场强度为：E=Ud=QCd=Qϵ15.【答案】BD【解析】解：A、粒子在磁场区域运动时，受洛伦兹力的作用，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度大小，所以粒子只是在电场区域速度增大，在磁场区域做匀速圆周运动，故A错误；

B、粒子在磁场中的运动周期为T=2πmqB，粒子的周期保持不变，每经过半圆周粒子就加速一次，所以在图丙中，tn−tn−1=πmqB，故B正确；

C、粒子最终的半径大小等于金属盒的半径，根据牛顿第二定律有qvB=mv2r，则粒子获得的最大速度为v=qBrm，每次加速，粒子的能量就增大qU，所以粒子的加速次数为12mv216.【答案】R2

3.8

8.2【解析】解：(1)电池的电动势约为4V，内阻约为9Ω，则电路中最大电流约为

I=Er=49A≈0.44A=440mA

保证实验测量的精度，改装了电流表A，需给电流表并联一电阻扩大电流表的量程，因原电流表的内阻约为18Ω，量程是0～50mA，因此图中的定值电阻R应选择阻值较小的R2。

(2)U−I图像的I轴为电流表示数，则由闭合电路欧姆定律可得：

E=U+IR17.【答案】红

1

30

140

131

【解析】解：(1)为保证电流从红表笔流入，黑表笔流出，图甲中A接黑表笔，B接红表笔。

(2)根据电流表改装原理

I=Ig+IgRgR

将灵敏电流计改装成电流表需并联分流电阻，并联分流电阻越小，电流表量程越大，故当选择开关连接触点1时，对应直流电流100mA挡。

(3)将灵敏电流计改装成电压表需串联分压电阻，串联分压电阻越大，电压表量程越大，当选择开关连接触点4时，对应直流电压为1V挡，由并联电路特点以及闭合电路的欧姆定律可得

U=IgRg+I2R4

其中

I2=10mA=0.01A

解得

R4=30Ω

(4)选择开关与“3”相连，为欧姆表×10Ω挡，欧姆表读数为

Rx=18.【答案】解：(1)粒子带正电，结合偏转方向，根据左手定则可得磁场方向垂直于纸面向里；

(2)带电粒子的运动轨迹如图所示：

由几何关系得：tan30°=rR

解得粒子轨迹半径为：r=33R

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB【解析】(1)根据左手定则可得磁场方向；

(219.【答案】解：(1)微粒在到达A点之前做匀速直线运动，受力分析如图所示：

根据平衡条件，有：qEcos45°=mgsin45°

所以有：qE=mg

解得：E=100V/m

电场强度变化后，小球受到的电场力和重力大小相等、方向相反，小球做匀速